CN103502780A - 超声波流量测定装置 - Google Patents

超声波流量测定装置 Download PDF

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Abstract

一种超声波流量测定装置，相对于使应该测定的流体流动的管体，容易地进行装卸，测定流体的流量。将两个半部（1、2）经轴（3）转动自由地连结，在相反侧设置将半部（1、2）彼此接合的夹紧机构。在各个半部（1、2）上，分别形成方形的槽部（1a、2a），在槽部（1a）的内壁面上埋设了一对超声波收发两用器（4a、4b）。如果由槽部（1a、2a）夹装管体（P），则管体（P）成为大体上与内壁面贴紧的大致正方形状。在测定流量时，如果从收发两用器（4a、4b）的一方向管体（P）内的流体中发送超声波波束（B），则在槽部（2a）的管体（P）的相反面中被反射，在收发两用器（4a、4b）的另一方被接收。求出超声波波束（B）从上游侧向下游侧的去往的时间和从下游侧向上游侧的返回时间的传播时间差而求出流速。

Description

超声波流量测定装置
技术领域
本发明涉及一种使超声波波束传播到管体内的流体而测定流体的流量的钳住型的超声波流量测定装置。
背景技术
在专利文献1~3中，公开了用于从外部安装到已经设置的管体上测定管体内的流量的钳住型的超声波流量测定装置。
专利文献1：日本特开2002-365106号公报
专利文献2：日本特开2003-75219号公报
专利文献3：日本特开2003-262545号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在这些钳住型的超声波流量测定装置中，需要使用复杂的机构将与管体的形状一致的一对超声波收发两用器安装成一体。因此，在需要测定时，简便地将超声波流量测定装置装卸于管体是相当困难的。
本发明的目的，是解决上述的课题，提供由夹紧机构相对于管体容易装卸的超声波流量测定装置。
为了解决课题的手段
为了实现上述目的的本发明的超声波流量测定装置，是相对于使应该测定的流体流动并由具有挠性的柔软的材料构成的管体装卸自由的超声波流量测定装置，其特征在于：具备夹装上述管体的第一、第二半部，作为由铰链机构将上述第一、第二半部的一侧彼此转动自由地连结并由夹紧机构将上述第一、第二半部的另一侧彼此关闭的构造，在上述第一、第二半部上形成含有平面的凹部，在关闭上述第一、第二半部的情况下由上述第一、第二半部的槽部形成相对于上述管体的夹装孔，将一对超声波收发两用器安装在上述第一半部的平面的内壁面上，由上述夹装孔夹装上述管体，向与上述第一半部的平面的内壁面贴紧的上述管体内发送来自上述一方的超声波收发两用器的超声波波束，在上述另一方的超声波收发两用器中接收在与上述第二半部的内壁面贴紧的上述管体的相反面侧反射的超声波波束。
按照有关本发明的超声波流量测定装置，相对于管体装卸容易，能够容易地测定既存的管体内的流体的流量。
附图说明
图1是实施例1的超声波流量测定装置的使用前的斜视图。
图2是将超声波收发两用器埋设到了半部内的状态的剖面图。
图3是将管体装载放置到一方的半部的状态的剖面图。
图4是将另一方的半部覆盖到管体上的状态的剖面图。
图5是由半部彼此夹装管体的状态的剖面图。
图6是由半部彼此夹装管体的状态的斜视图。
图7是超声波流量测定装置的原理的说明图。
图8是由实施例1得到的超声波波束的波形图。
图9是实施例2的剖面图。
图10是实施例3的剖面图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
基于图示的实施例详细地说明本发明。
实施例1
图1是装卸自由地安装在管体的外侧进行使用的夹紧式的使用前的超声波流量测定装置的斜视图。
由金属块构成的两个半部1、2经轴3由铰链机构转动自由地连结。然后，在各半部1、2的内侧，分别与轴3平行地形成了由截面等边直角三角形的槽部1a、2a形成的V字形的凹部。另外，在槽部1a、2a的内壁面上，涂覆了用于使管体的滑动变得良好的例如聚四氟乙烯（注册商标）树脂。
在槽部1a的轴3侧的内壁面上，如图2所示埋设了一对超声波收发两用器4a、4b，这些超声波收发两用器4a、4b经导线5连接到后述的回路部。而且，超声波收发两用器4a、4b经由合成树脂构成的波束传送体6、7，面对槽部1a的内壁面。
在与半部1的轴3相反侧的外侧面上，一体地形成了具有朝向下方的截面半圆弧状的卡定槽1b的接合片1c。另外，与接合片1c相向的接合片2b从与半部2的轴3相反侧的外侧面延伸，在接合片2b上，经轴9转动自由地连结了平板状的锁定杆8。另外，在锁定杆8的轴9的附近的两侧，经轴10转动自由地设置了一对臂片11a、11b。这些臂片11a、11b的前端彼此由支轴12连结，在支轴12上穿插了卡定筒13，该卡定筒13是合成树脂制的，具有弹性，用于与卡定槽1b卡定，由它们构成了将半部1、2彼此接合紧固的夹紧机构。
在使用本实施例的超声波流量测定装置时，如图3所示通过将螺栓14拧入设置在半部1的里侧的多个螺栓孔内而固定在框架15上。接着，在半部1的槽部1a内，放置用于使流体流动的例如是聚四氟乙烯（注册商标）等合成树脂制的由具有挠性的柔软材料构成的管体P，如图4所示将半部2的槽部2a覆盖在管体P上。
将半部2侧的接合片2b与半部1侧的接合片1c接合，将半部1、2彼此关闭，同时，将卡定筒13紧靠在卡定槽1b上，使锁定杆8以轴9为支点如箭头所示转动。由此，经轴10将臂片11a、11b拉起，由卡定筒13相对于卡定槽1b产生的紧固由夹紧机构牢固地进行，同时，将此卡定锁定。图5、图6表示由半部1、2夹装的状态，由于卡定筒13具有弹性，所以由夹紧机构产生的紧固变得更牢固。
这样，如果由半部1、2夹装管体P，则由两个等边直角三角形的槽部1a、2a在半部1、2彼此上形成截面正方形的夹装孔，具有柔软性的管体P由槽部1a、2a的内壁面推压而变形，管体P成为大体上与此槽部1a、2a的内壁面贴紧的大致正方形状。
由于在槽部1a、2a的内壁面上涂敷了聚四氟乙烯（注册商标）树脂，所以能够降低管体P与槽部1a、2a的摩擦，使管体P沿着槽部1a、2a的内壁面迅速贴紧，转移到适合于测定的安定的状态。另外，即使代替四氟乙烯（注册商标）树脂涂敷润滑脂等材料，也容易滑动，容易变形。
使截面圆形的管体P变形成方形的理由，是因为分别使管体P与超声波收发两用器4a、4b贴紧及使其相反侧的反射面与槽部1a、2a的内壁面贴紧。如果使由槽部1a、2a形成的截面成为圆形，则必须使槽部1a、2a与圆形的管体P的外面正确地一致，如果在尺寸上有差别，则在管体P与槽部1a、2a之间产生间隙，存在超声波波束不能良好地传播的危险。
夹装孔的内周被做得比管体P的外周大，管体P在夹装孔的角部被做成圆弧状。如果此关系相反或夹装孔的内周不比管体P的外周大，则在夹装管体P进行了推压时，将在管体P上出现皱褶或在与壁面之间产生间隙。但是，如果夹装孔的内周比管体P的外周大太多，则不能推压管体P而与夹装孔的内壁面贴紧。
图7是测定流量时的说明图，超声波收发两用器4a、4b与运算控制组件21连接，而且运算控制组件21的输出与显示组件22连接。
在测定流量时，使应该测定的流体F向管体P流动，由运算控制组件21的信号从超声波收发两用器4a、4b的一方经波束传送体6、7向管体P内的应该测定的流体F中发送超声波波束B。此超声波波束B在管体P的相反面中被反射，在超声波收发两用器4a、4b的另一方被接收。
超声波波束B的反射波，如图8所示可以得到在管体P的内壁的内面反射部反射的内面反射波Ba，和在作为固有阻抗的差大的管体P与槽部2a的边界部的内壁面反射的外面反射波Bb。但是，因为外面反射波Bb的一方的接受水平大，所以抽出外面反射波Bb发送到运算控制组件21。
这样，由超声波收发两用器4a、4b交替地反复进行超声波波束B的发送、接收。由于此情况的超声波波束B的反射波可以在将管体P做成了平坦的面中得到，所以可以得到与以往的圆形的管体相比反射效率好的反射波束。
将超声波波束B从流体F的上游侧到达下游侧的去往的时间和从下游侧到达上游侧的返回的时间的传播时间差由运算控制组件21平均地求出。以此传播时间差为基础，在运算控制组件21中由公知的方法算出流体F的流速。
运算控制组件21求出流体F的流速，将此流速乘以管体P的内部截面积算出流量值。但是，因为管体P由半部1、2从圆形变形到四边形，所以截面积不清楚的情况多，最好预先在此状态下使规定的流量向管体P流动进行校正。然后，将得到的流量值显示在显示组件22上。
另外，实际上如果管体P如果使流体F开始流动，则管体P由流体F的压力以与内壁面进一步接触的方式变形，处于截面积扩大的倾向，所以正确的流量是在使流体F开始流动后经过了若干时间后得到。
在测定结束将此超声波流量测定装置从管体P卸下时，通过在图5、图6的状态下拉起锁定杆8，从卡定槽1b取下卡定筒13，即可解除夹紧机构，如图3所示使半部1、2彼此离开。
实施例2
在实施例1中，由半部1、2形成的夹装孔做成了截面正方形，但也可以做成其他形状的方形。例如，如图9所示的实施例2的那样，即使夹装孔做成了由半部1、2的槽部1a、2a构成的长方形状，因为管体P与槽部1a、2a的内壁面贴紧所以也能够进行测定。
另外，在图9以后，铰链、夹紧机构的图示省略了。
实施例3
在实施例3中，如图10所示，夹装孔被做成了六边形状。超声波收发两用器4a、4b被配置到半部1的槽部1a的任一个内壁面上，将管体P的反射部在半部2中做成相对于超声波收发两用器4a、4b的内壁面即可。因为此六边形状的情况接近于原来的圆形的管体P的形状，所以具有变形更容易的优点。
另外在上述的实施例1～3中，虽然相对于管体P的夹装孔只由平坦的内壁面形成，但由于只要将配置超声波收发两用器4a、4b的内壁面和反射超声波波束B的内壁面做成平面，使管体P与这些平面贴紧即可，所以除此之外的内壁面的形状也可以做成曲面等。
另外，半部1、2在实施例中做成了金属块，但也可以做成在主要部位使用金属的合成树脂制的。
符号说明：
1、2：半部
1a、2a：槽部
1b：卡定槽
1c、2b：接合片
4a、4b：超声波收发两用器
8：锁定杆
21：运算控制组件
22：显示组件
F：流体
P：管体

Claims (5)

1.一种超声波流量测定装置，是相对于使应该测定的流体流动并由具有挠性的柔软的材料构成的管体装卸自由的超声波流量测定装置，其特征在于：具备夹装上述管体的第一、第二半部；做成由铰链机构将上述第一、第二半部的一侧彼此转动自由地连结并由夹紧机构将上述第一、第二半部的另一侧彼此关闭的构造；在上述第一、第二半部上形成含有平面的凹部；在关闭了上述第一、第二半部的情况下由上述第一、第二半部的槽部形成相对于上述管体的夹装孔；将一对超声波收发两用器安装在上述第一半部的平面的内壁面上；由上述夹装孔夹装上述管体；向与上述第一半部的平面的内壁面贴紧的上述管体内发送来自上述一方的超声波收发两用器的超声波波束，在上述另一方的超声波收发两用器中接收在与上述第二半部的内壁面贴紧的上述管体的相反面侧反射的超声波波束。
2.根据权利要求1所述的超声波流量测定装置，其特征在于：上述夹装孔的内周做得比上述管体的外周大。
3.根据权利要求1或2所述的超声波流量测定装置，其特征在于：上述凹部的截面做成了等边直角三角形。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的超声波流量测定装置，其特征在于：在上述第一、第二半部的内壁面上涂敷了上述管体容易滑动的材料。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的超声波流量测定装置，其特征在于：上述超音波波束的反射波是从上述管体和上述第二半部的内壁面的边界部得到的。
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